Matematycy z University College London (UCL) wszczęli poważną debatę na temat standardowego paradygmatu kosmologicznego. We współpracy z kolegami z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis opublikowali dowody wskazujące, że ciemna energia nie jest potrzebna, aby wyjaśnić przyspieszającą ekspansję Wszechświata. Jest to poważny cios dla modelu Lambda-Cold Dark Matter (ΛCDM), standardowego modelu, który dominuje w nauce od prawie trzydziestu lat.
Wszystko zaczęło się w pewnym sensie od Einsteina. W 1915 roku, pracując nad równaniami ogólnej teorii względności i grawitacji, dążył do stworzenia statycznego wszechświata. Aby utrzymać gwiazdy w bezruchu, wprowadził czynnik antygrawitacyjny, który nazwał stałą kosmologiczną. Jednak w 1929 roku Edwin Hubble wykazał, że Wszechświat w rzeczywistości się rozszerza. Einstein nazwał stałą swoim „największym błędem”, przyznając, że nie przewidział ekspansji, ponieważ był przekonany do błędnej idei.
Ale w latach 90. sytuacja się zmieniła. Wykryto przyspieszoną ekspansję i stałą przywrócono do obiegu. Stało się synonimem tego, co zaczęto nazywać ciemną energią.
Blake Temple, profesor na Uniwersytecie Kalifornijskim w Davis, zauważa, że współczesna kosmologia opiera się na czasoprzestrzeniach Friedmanna, nazwanych na cześć Aleksandra Friedmana, który w 1922 roku rozwiązał równania pola Einsteina.
Friedman wysłał swoje rozwiązania Einsteinowi. Początkowo je odrzucił: „Wszechświat jest statyczny, prawda?” Friedman nalegał. Einstein ostatecznie przyjął matematykę. W 1931 roku w pełni zaakceptował model rozszerzającego się wszechświata Friedmanna oparty na tych czasoprzestrzeniach i nawet nazwał go pięknym.
„Rodzina czasoprzestrzeni Friedmanna stała się punktem wyjścia współczesnej kosmologii”
Nowy artykuł dowodzi, że te czasoprzestrzenie są niestabilne. Absolutnie. Niestabilny na zakłócenia promieniowe. Na każdym poziomie.
Temple i jego zespół szukali alternatywy. Być może za przyspieszeniem kryje się nie tajemnicza energia, ale fala uderzeniowa. Anomalne przyspieszenie może być konsekwencją rozszerzającej się fali następującej po tej fali uderzeniowej. Udało im się znaleźć rozwiązania o podobnym podobieństwie z ery promieniowania Wielkiego Wybuchu, które pasują do tego opisu.
Samopodobieństwo oznacza, że wzór wygląda tak samo niezależnie od skali, w jakiej jest oglądany.
Naukowcy wykorzystali te równania, traktując standardowy model kosmologiczny jako punkt spoczynku, a następnie przetestowali go pod kątem stabilności. Udowodnili, że podobnie jak wcześniejszy statyczny model Einsteina, czasoprzestrzeń Friedmanna zapada się pod wpływem zakłóceń na dużą skalę.
„Wydaje się, że wyklucza to model Lambda-Zimnej Ciemnej Materii” – powiedział Temple. Z ciemną energią lub bez. Nie jest to wykonalne i stabilne rozwiązanie.
Konsekwencje tego odkrycia są złożone. Patrząc na środek symetrii, Wielki Wybuch wygląda dokładnie tak, jak oczekiwalibyśmy w czasoprzestrzeni Friedmanna. Ale daleko od tego centrum? Obserwujesz przyspieszenia odbiegające od modelu standardowego.
Okazuje się, że przyspieszenie Wszechświata jest bezpośrednią konsekwencją równań Einsteina-Eulera. Nie ma potrzeby wprowadzania stałej. Nie ma potrzeby stosowania ciemnej materii, która odpycha obiekty od siebie. Matematyka po prostu działa.
A to rzuca wyzwanie innej świętej krowie – Zasadzie Kopernika. Idea, że nie zajmujemy specjalnego miejsca we Wszechświecie.
Temple argumentuje, że zarówno obecny model standardowy, jak i stosowane w nim nowe rozwiązanie dotyczące symetrii sferycznej wymagają, abyśmy znajdowali się w bardzo konkretnym miejscu, aby modele działały fizycznie poprawnie.
„Jeśli ta zasada wyklucza jedno, musi wykluczać drugie.”
Artykuł ukazał się w tym tygodniu w czasopiśmie Proceedings of the Royal Society A. Czy cytat wskazuje na rok 2026? Data wydaje się futurystyczna, ale efekty badań już są widoczne.
Co powinniśmy zrobić z Wszechświatem, który rozszerza się w sposób naturalny? Bez dodatkowego „bagażu”? Może po prostu szukaliśmy duchów. Równania wykonywały całą ciężką pracę przez cały czas. A może zasada kopernikańska w końcu spełniła się.
